Генератор случайного потока импульсов Советский патент 1981 года по МПК H03K3/84 

(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПОТОКА ПМПУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении стохастических вычислительных и моделирующих устройств и систем, в частности для создания моделей потоков сбоев при передаче дискретной информации по каналу связи.

Известно устройство, генерирующие случайные потоки с экспоненциальным распределением интервалов между импульсами, содержащее генератор случайных сигналов, цифроаналоговый преобразователь, компаратор, формирователь импульсов, генератор экспоненциального напряжения, реверсивные счетчики, управляемый делитель частоты, генератор-импульсов 1.

Недостаток этого устройства - невысокая точность моделирования случайного потока импульсов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее формирователь импульсов, выход которого соединен со входом считывания генератора случайных чисел, а вход - с выходом компаратора, первый вход которого подключен к выходу нелинейного цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом генератора случайных чисел 2.

Недостатки этого устройства - отсутствие возможности генерирования случай- ных потоков с различными законами распределения интервалов между импульсами, ограниченность диапазона регулирования интенсивности случайного потока, связанная с трудностью получения потоков с малой интенсивностью, а также невозможность

10 плавного регулирования интенсивности в широких пределах (на несколько порядков) по произвольному закону изменения, недостаточная точность моделирования интервалов между импульсами, превышающих в два и более раз средний период генерирования им5 пульсов, что связано с преждевременным срабатыванием компаратора при сравнивании постоянного уровня напряжения с медленно нарастающим при наличии флюктуационных шумов, причем моменты преждевременных срабатываний случайны и зависят от мощности шумов, их интервала корреляции, угла наклона между сравниваемыми иапряжениями.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем расширения класса моделируемых законов распределения интервалов между импульсами, расширения диапазона изменения интенсивности, получения возможности плавного регулирования интенсивности в широких пределах по произвольному закону изменения, получения иа отдельных выходах аналогового напряжения с равномерным распределением амплитуд и цифровых значений величин интервалов между импульсами, а также повышения точности воспроизведения закона распределения интервалов между импульсами.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор случайного потока импульсов, содержащий генератор случайных чисел, выход которого через последовательно соединенные нелинейный цифроаналоговый преобразователь и компаратор, подключенный ко входу формирователя импульсов, выход которого подключен ко входу генератора случайных чисел дополнительно введены блок задания закона распределения, регистр и последовательно соединенные управляемый генератор импульсов, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к первому входу регистра, второй вход которого соединен со вторым входом счетчика импульсов и с выходом формирователя импульсов, причем выход дополнительного цифроаналогового преобразователя соединен со вторым )входом компаратора, а выход блока задания закона распределения подключен ко второму входу нелинейного цифроаналогового преобразователя.

На чертеже представлена структурная схема генератора случайного потока импульсов.

Генератор содержит генератор 1 случайных чисел, формирующий на выходе Т1разрядные двоичные равномерно распределенные числа, нелинейный цифроаналоговый преобразователь 2, на выходе которого устанавливаются уровни напряжения в соответствии с законом распределения, задаваемым блоком 3 задания закона распределения, компаратор 4, формирователь 5 импульсов, счетчик 6 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 7, управляемый генератор 8 импульсов, частота появления которых может регулироваться, регистр 9, в который производится запись числа, соответствующего величине интервала между импульсами, щину 10 выхода случайного потока импульсов, шину 11 выхода аналогового напряжения с равномерным распределением амплитуд, шину 12 выхода цифрового кода, соответствующего числовым значениям величин интервалов между импульсами, шину 13 входа задания закона изменения интенсивности случайного потока.

Для получения экспоненциального распределения интервалов между импульсами случайного потока необходимо иметь на выходе нелинейного цифроаналогового преобразователя 2 зависимость вида:

i/,bu--Uoe,(,J.

где 1/0 - опорное напряжение;

N - случайное число на выходе генератора случайных чисел; NfnajT максимальное число на выходе геQнератора, являющееся обратной

функцией моделируемого закона распределения.

Генератор случайного потока работает следующим образом.

Генератор 1 случайных чисел формирует на выходе случайное число, поступающее на выходы нелинейного цифроаналогового преобразователя 2, на выходе которого, в соответствии с заданным законом распределения блоком 3 задания закона распределения, устанавливается соответствующий уровень напряжения. Это напряжение поступает на один из входов компаратора 4, на другой вход которого поступает линейно нарастающее напряжение с цифроаналогового преобразователя 7, соединенного со счетчиком 5 6, в котором накапливаются импульсы, поступающие от управляемого генератора 8 импульсов. В момент сравнения двух напряжений, компаратор 4 изменяет свое состояние и формирователь 5 импульсов генерирует импульс, который считывает новое случайное число с генератора 1 случайных чисел, записывает число, накопленное в счетчике б в регистр 9 и устанавливает в нулевое состояние счетчик 6. Затем процесс формирования импульса случайного потока повторяется.

Таким образом, в предлагаемом генераторе случайного потока импульсов расширяется диапазон регулирования интенсивности случайного потока в связи с отсутствием реактивных времязадающих элементов, достигается плавное регулирование интенсивности по любому закону в широких пределах путем подачи управляющего воздействия на управляемый генератор импульсов, возможно получение случайных потоков с другими законами распределения интервалов между импульсами, повышается точность моделирования закона распределения, так как угол наклона между сравниваемыми напряжениями остается постоянным и в связи с этим погрешность распределяется более равномерно. Кроме того, появляется возможность получения на отдельных выходах аналогового напряжения с равномерным распределением амплитуд, что находит применение при расчете характеристик вероятностных систем, в задачах квантования с регулируемым порогом, и т.д., а также цифровых значений величин временных интервалов между импульсами случайного потока, что может быть использовано при моделировании систем массового обслуживания.

Формула изобретения

Генератор случайного потока импульсов, содержащий генератор случайных чисел, выход которого через последовательно соединенные нелинейный цифроаналоговый преобразователь и компаратор подключен ко входу формирователя импульсов, выход которого подключен ко входу генератора случайных чисел, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей в него дополнительно введены блок задания закона распределения, регистр и

последовательно соединенные управляемый генератор импульсов, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к первому входу регистра, второй вход которого соединен со вторым входом счетчика импульсов и с выходом формирователя импульсов, причем выход дополнительного цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом компаратора, а выход блока «адания закона распределения подключен ко второму входу нелинейного цифроаналогового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 285343, кл. G 01 F 1/02, 1%9.